Эффекты субхронической экспозиции наночастиц оксида марганца на центральную нервную систему, перекисное окисление липидов и ферменты антиоксидантной системы крыс

Автор: Зайцева Н.В., Землянова М.А., Звездин В.Н., Акафьева Т.И., Мазунина Д.Л., Довбыш А.А.

Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk

Рубрика: Экспериментальные модели и инструментальные исследования

Статья в выпуске: 4 (8), 2014 года.

Бесплатный доступ

Нанодисперсные частицы оксида марганца (MnO) в силу высокой реакционной способности широко используются в качестве активной субстанции при производстве сорбентов и катализаторов, используемых в технологиях утилизации жидких отходов. Поступление MnO в составе сточных вод в открытые водоемы, являющиеся источниками питьевого водоснабжения населения, представляет собой потенциальную опасность для здоровья человека. Однако последствия воздействия на организм MnO при пероральном поступлении с питьевой водой практически не изучены. В исследовании выполнена оценка изменения показателей активности процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты, баланса медиаторов ЦНС в сыворотке крови при пероральном введении через зонд крысам линии Wistar водной суспензии нанодисперсного MnO c размером частиц 15-29 нм. Дозы MnO 260, 50, 10 и 5 мг/кг массы тела/сут. вводили ежедневно в течение 90 дней. Показано, что MnO вызывает активацию перекисного окисления липидов (по повышению уровня гидроперекисей липидов и малонового диальдегида в сыворотке крови) и снижение активности антиоксидатной системы (по снижению уровня общего антиоксидатного статуса и Cu/Zn-супероксиддисмутазы в сыворотке крови). Установлено нарушение соотношения нейромедиаторов по повышению уровня глутамата и снижению уровня γ-аминомасляной кислоты в сыворотке крови. В дозе 5 мг/кг в день нанодисперсный MnO перечисленных эффектов не вызывает. Установленные негативные эффекты подтверждаются морфологическими изменениями в тканях мозга (в коре больших полушарий и мозжечке).

Еще

Оксид марганца, наночастицы, головной мозг, нейротоксичность, оксидантный стресс, антиоксидантная активность

Короткий адрес: https://sciup.org/14237890

IDR: 14237890

Список литературы Эффекты субхронической экспозиции наночастиц оксида марганца на центральную нервную систему, перекисное окисление липидов и ферменты антиоксидантной системы крыс

  • Гланц С. Медико-биологическая статистика: пер. с англ. -М.: Практика, 1998. -459 с.
  • Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. -М: Мир, 1984. -306 с.
  • Онищенко Г.Г. Стратегия безопасности наноиндустрии//Здоровье населения и среда обитания. -2011. -№ 5. -С. 4-8.
  • Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности нано-и микродисперсного оксида марганца (III, IV)/Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Е.В. Саенко, А.В. Тарантин, Р.Р. Махмудов, О.В. Лебединская, С.В. Мелехин, Т.И. Акафьева//Вопросы питания. -2012. -Т. 81, № 5. -С. 13-19.
  • Afeseh Ngwa H., Kanthasamy A., Gu Y., Fang N. Manganese nanoparticle activates mitochondrial dependent apoptotic signaling and autophagy in dopaminergic neuronal cells//Toxicol. Appl. Pharmacol. -2011. -Vol. 256. -P. 227-240.
  • Comparison of manganese oxide nanoparticles and manganese sulfate with regard to oxidative stress, uptake and apoptosis in alveolar epithelial cells/R. Frick, B. Müller-Edenborn, A. Schlicker, B. Rothen-Rutishauser//Toxicol Lett. -2011. -Vol. 205. -P. 163-172.
  • Сrittenden P.L, Filipov N.M. Manganese-induced potentiation of in vitro proinflammatory cytokine production by activated microglial cells is associated with persistent activation of p38 MAPK//Toxicology in Vitro. -2008. -Vol. 22. -P. 18-27.
  • Diana M. Neurotoxicity of manganese oxide nanomaterials//J. Nanopart. Res. -2009. -Vol. 11. -P. 1957-1969.
  • Expression changes of dopaminergic system-related genes in PC12 cells induced by manganese, silver, or copper nanoparticles/J. Wang, M. Rahman, H. Duhart, G. Newport//NeuroToxicology. -2009. -Vol. 30. -P. 926-933.
  • General and electrophysiological toxic effects of manganese in rats following subacute administration in dissolved and nanoparticle form/E. Horváth, Z. Máté, S. Takács, P. Pusztai, A. Sapi, Z. Kónya//Scientific World Journal. -2012. DOI: -URL: http://www.hindawi.com/journals/tswj/2012/520632/(дата обращения: 26.09.2014) DOI: 10.1100/2012/520632
  • Hussan Saber M. The interaction of manganes nanoparticles with pc-12 cells induces dopamine depletion//Toxicol. Science. -2006. -Vol. 92. -P. 456-463.
  • NF-kB inhibits TNF-induced accumulation of ROS that mediate prolonged MAPK activation and necrotic cell death/S. Sakon, X. Xue, M. Takekawa, T. Sasazuki, T. Okazaki, Y. Kojima //EMBO J. -2003. -Vol. 22, № 15. -P. 3898-3909.
  • Oberdorster G. Nanotoxicology: Am Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles//Environmental Health Perspective. -2005. -Vol. 7. -P. 823-839.
  • Oberdorster G., Sharp Z., Atudorei V. Translocation of inhaled ultrafine particles to the brain//Inhal. Toxicol. -2004. -Vol. 16. -P. 437-445.
  • Гланц С. Медико-биологическая статистика: пер. с англ. -М.: Практика, 1998. -459 с.
  • Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. -М: Мир, 1984. -306 с.
  • Онищенко Г.Г. Стратегия безопасности наноиндустрии//Здоровье населения и среда обитания. -2011. -№ 5. -С. 4-8.
  • Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности нано-и микродисперсного оксида марганца (III, IV)/Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Е.В. Саенко, А.В. Тарантин, Р.Р. Махмудов, О.В. Лебединская, С.В. Мелехин, Т.И. Акафьева//Вопросы питания. -2012. -Т. 81, № 5. -С. 13-19.
  • Afeseh Ngwa H., Kanthasamy A., Gu Y., Fang N. Manganese nanoparticle activates mitochondrial dependent apoptotic signaling and autophagy in dopaminergic neuronal cells//Toxicol. Appl. Pharmacol. -2011. -Vol. 256. -P. 227-240.
  • Comparison of manganese oxide nanoparticles and manganese sulfate with regard to oxidative stress, uptake and apoptosis in alveolar epithelial cells/R. Frick, B. Müller-Edenborn, A. Schlicker, B. Rothen-Rutishauser//Toxicol Lett. -2011. -Vol. 205. -P. 163-172.
  • Сrittenden P.L, Filipov N.M. Manganese-induced potentiation of in vitro proinflammatory cytokine production by activated microglial cells is associated with persistent activation of p38 MAPK//Toxicology in Vitro. -2008. -Vol. 22. -P. 18-27.
  • Diana M. Neurotoxicity of manganese oxide nanomaterials//J. Nanopart. Res. -2009. -Vol. 11. -P. 1957-1969.
  • Expression changes of dopaminergic system-related genes in PC12 cells induced by manganese, silver, or copper nanoparticles/J. Wang, M. Rahman, H. Duhart, G. Newport//NeuroToxicology. -2009. -Vol. 30. -P. 926-933.
  • General and electrophysiological toxic effects of manganese in rats following subacute administration in dissolved and nanoparticle form/E. Horváth, Z. Máté, S. Takács, P. Pusztai, A. Sapi, Z. Kónya//Scientific World Journal. -2012. DOI: -URL: http://www.hindawi.com/journals/tswj/2012/520632/(дата обращения: 26.09.2014) DOI: 10.1100/2012/520632
  • Hussan Saber M. The interaction of manganes nanoparticles with pc-12 cells induces dopamine depletion//Toxicol. Science. -2006. -Vol. 92. -P. 456-463.
  • NF-kB inhibits TNF-induced accumulation of ROS that mediate prolonged MAPK activation and necrotic cell death/S. Sakon, X. Xue, M. Takekawa, T. Sasazuki, T. Okazaki, Y. Kojima //EMBO J. -2003. -Vol. 22, № 15. -P. 3898-3909.
  • Oberdorster G. Nanotoxicology: Am Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles//Environmental Health Perspective. -2005. -Vol. 7. -P. 823-839.
  • Oberdorster G., Sharp Z., Atudorei V. Translocation of inhaled ultrafine particles to the brain//Inhal. Toxicol. -2004. -Vol. 16. -P. 437-445.
  • Ostiguy C., Malo S, Asselin P. Synthese des connaissances scientifiques sur les risques d’atteinte a la sante suite a une exposition professionnelle au manganese. Rapport IRSST № R-339//IRSST. -Montreal, 2003. -40 p.
  • Prise en charge du manganisme d’origine professionnelle: Consensus d’un groupe d’experts. Rapport IRSST № R-416/C. Ostiguy, P. Asselin, S. Malo, D. Nadeau//IRSST. -Montreal, 2005. -62 p.
  • Subacute intratracheal exposure of rats to manganese nanoparticles: behavioral, electrophysiological, and general toxicological effects/L. Sárközi, E. Horváth, Z. Kónya, I. Kiricsi//Inhal Toxicol. -2009. -Vol. 21, suppl. 1. -P. 83-91.
  • The World’s Manufacturer of Engineered & Advanced Materials: American Elements. 2014, available from: http://www.americanelements.com/mnoxnp.html (last accessed: 8 July 2014).
  • Translocation of Inhaled Ultrafine Manganese Oxide Particles to the Central Nervous System. Environ/A. Elder, R. Gelein, V. Silva, T. Feikert, L. Opanashuk, J. Carter //Health Perspectives. -2006. -Vol. 114. -P. 1172-8.
  • Whitesides J., Eigler D., Anders R. Vision for Nanotechnology R&D in the Next Decade: IWGN Workshop Report. -Мoscow, 2002.
  • Win-Shwe Tin-Tin, Fujimaki H. Nanoparticles and Neurotoxicity//J. Mol. Sci. -2011. -Vol. 12. -P. 6267-6280.
Еще
Статья научная